Министерство монтажных и специальных . строительных работ СССР (стр. 2 )

  (19)

где D - внешний диаметр трубы, см; a - толщина стенки трубы, см.

5.5. Стальные стержни, тросы и другие металлоконструкции перебивают парными сосредоточенными зарядами, располагаемыми с двух противоположных сторон перебиваемого предмета со сдвигом одного по отношению к другому. Взрыв обоих зарядов производят одновременно. Массу каждого из зарядов принимают из расчета 0,05 кг на 1 см2 сечения при диаметре до 4 см и 0,1 кг - при диаметре более 4 см.

5.6. Для перебивания и пробивания стальных листов целесообразно применять кумулятивные заряды. Диаметр кумулятивной полости определяют по формуле

  (20)

где dв - диаметр кумулятивной полости, м; h - толщина перебиваемого листа, м.

Наружный диаметр заряда (заряд изготовляют в форме полуцилиндра) определяется в соответствии с его массой, которую рассчитывают по формуле (18). Кумулятивную полость облицовывают жестью толщиной 0,5 - 2 мм.

5.7. Хорошие результаты при перерезании металлоконструкций дает использование шнуровых кумулятивных зарядов (ШКЗ) и удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) фабричного изготовления. ШКЗ в зависимости от марки обеспечивают на воздухе разрезание преграды (Ст3) толщиной мм (табл. 4).

Таблица 4

Марка заряда	Толщина разрезаемой преграды (Ст3), мм	Масса 1 м заряда, кг	Масса навески ВВ, в 1 м заряда, кг
ШКЗ-1	4	-	-
ШКЗ-2	7	-	-
ШКЗ-3	11	0,32	0,2
ШКЗ-4	15	0,43	0,27
ШКЗ-5	19	0,6	0,4
ШКЗ-6	25	-	-

Использование кумулятивных зарядов для резки металлоконструкций позволяет достаточно эффективно локализовать разлет кусков разрезаемого металла, так как он происходит только в направлении действия кумулятивной струи заряда.

5.8. Для ликвидации аварий в скважинах приходится выполнять работы по обрыву или ликвидации смятия обсадных труб. В этом случае обычно используют неконтактные заряды.

При торпедировании скважин для обрыва труб используют как штатные труборезы (например, кумулятивные), так и кустарно изготовленные. Для обрыва трубы массу заряда торпеды определяют по формуле

  (21)

где Q - масса разрушающего заряда, кг; r - расстояние от заряда до стенки трубы, м; d - толщина разрушаемой стенки трубы, мм.

5.9. Для ликвидации смятия трубы взрывные работы, как правило, выполняют с использованием удлиненных цилиндрических зарядов, линейную плотность которых определяют по формуле

  (22)

где j - линейная плотность заряда, кг/м.

Для достижения необходимого внутреннего диаметра обсадной трубы при необходимости выполняется повторное взрывание. При этой параметры второго и последующих зарядов корректируются на основании результатов предыдущих взрывов.

5.10. Для ликвидации прихвата труб обсадных колонн при бурении необходимо выполнить их встряхивание. При этом должна быть обеспечена целостность трубы. Предельно допустимую массу заряда (сосредоточенного и линейного) для этого случая определят по формулам

  (23)

  (24)

6. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВОВ

6.1. Взрывное дробление среды сопровождается излучением упругих сейсмических волн. Многократное воздействие сейсмических нагрузок на охраняемые объекты может привести к трещинообразованию в элементах строительных конструкций и потере несущей способности последних.

6.2. При выборе безопасных режимов взрывания исходят из того, чтобы уровень сейсмического действия взрыва не превысил предельно допустимого (критического) значения, при этом основываются на существующих нормативных данных, фактическом состоянии охраняемых объектов, сроках их эксплуатации, степени ответственности и т. д.

Общепринятым критерием сейсмической опасности взрыва является скорость смещения грунта (или бетона) в основании охраняемого объекта.

Предельно допустимые значения скоростей колебаний грунта для наземных и подземных охраняемых объектов приведены в рекомендуемом приложении 1.

6.3. Для оценки сейсмобезопасных условий взрывания следует воспользоваться выражением для расчета скорости смещения грунта (бетона) у основания охраняемого объекта

  (25)

где v - скорость смещения, см/с; K - коэффициент, характеризующий удельный сейсмический эффект. Его значение зависит от способа взрывания и физико-механических характеристик среды. Значение K варьирует в диапазоне 100 ≤ K ≤ 400 при среднем значении K = 250; a - коэффициент, учитывающий снижение интенсивности сейсмических волн с глубиной. В условиях взрывов при реконструкции действующих цехов коэффициент для заглубленных охраняемых объектов может быть принят равным 2, для наземных охраняемых объектов a = 1; ν - показатель затухания сейсмических волн с расстоянием. Для разных типов волн показатель затухания варьирует в пределах 1,5 - 2,0; D - коэффициент, зависящий от плотности заряжания шпура (скважины). Равен отношению фактической массы заряда к той массе заряда, которая была бы при полном заполнении шпура; B - степень экранизации. При взрывах без экрана B = 1; Qэ - эквивалентная масса мгновенно взрываемого заряда, кг.

6.4. В случае взрыва сосредоточенного заряда эквивалентная масса мгновенно взрываемого заряда равна массе этого заряда. Однако на практике, как правило, взрывают не отдельные сосредоточенные заряды, а группы зарядов, которые могут принимать самые разнообразные геометрические формы. В производственных условиях вопрос о том, является ли рассматриваемая группа зарядов сосредоточенным или рассредоточенным зарядом, зависит от удаления заряда или поля зарядов от той точки, в которой нас интересует сейсмический эффект. С геометрической точки зрения поле зарядов может рассматриваться как один сосредоточенный заряд, если выполняется условие

r >> L,  (26)

где r - минимальное расстояние от заряда (поля зарядов) до точки наблюдения;

L - характерный размер одного несферического заряда или поля зарядов.

6.5. Геометрию заряда необходимо учитывать начиная с расстояния до заряда, определяемого выражением

  (27)

Условие (27) определяет ближнюю зону действия взрыва с геометрических, позиций. Общепринятым критерием ближней зоны считается условие  которое характеризует характер сейсмического действия взрыва с позиций интенсивности взрывного эффекта. В случае ближней зоны показатель затухания в формуле (25) принимают равным 2.

6.6. Массу эквивалентного наряда для нескольких наиболее распространенных на практике геометрических форм зарядов определяют следующим образом:

цилиндрический заряд (рис. 6, a):

  (28)

  (29)

  (30)

плоский заряд (см. рис. 6, б):

  (31)

  (32)

  (33)

в форме параллелепипеда (см. рис. 6, в):

  (34)

  (35)

  (36)

Рис. 6. Схема к расчету эквивалентного заряда:

а - цилиндрический заряд; б - плоский заряд; в - объемный заряд.

В формулах (je - линейная плотность заряда, кг/м (если цилиндрический заряд представляет собой ряд тесно расположенных одинаковых сосредоточенных зарядов, то je = Q/a, где Q - масса одиночного заряда, кг; a - расстояние между зарядами); js - поверхностная плотность заряда, кг/м2, js = je/a. Если заряд состоит из многих рядов скважинных зарядов, то объемная плотность jv = je/a · b, где a - расстояние между зарядами в ряду, м, b - расстояние между рядами, м.

7. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЗАЩИТНОГО ЦЕЛИКА

7.1. Проблема оценки мощности защитного слоя (целика) возникает в случае необходимости сохранения части взрываемой конструкции или части скального массива. Например, в случае вырубки отверстий или снятия слоя фундамента с сохранением оставшейся части к качеству БВР предъявляются особые требования. Как правило, в этом случае необходимо исключить трещинообразование оставшейся части фундамента и, следовательно, при шпуровом методе необходимо оставлять защитный слой бетона, мощность которого определяется диаметром заряда, и, отчасти, типом взрывчатого вещества и конструкцией заряда.

7.2. За основу расчета мощности защитного целика берется формула (25). С помощью выражений (для заданной критической скорости vкр (обычно принимается равной см/с) получены выражения для расчета мощности защитного целика rc, которые при взрывах зарядов с различной симметрией принимаются в соответствии с табл. 5.

Таблица 5

Заряд	Точка наблюдения (см. рис. 6)	Формула для расчета мощности целика
Сосредоточенный
Цилиндрический	А
- » -	Б
- » -	В
Плоский	А
- » -	Б
- » -	В

Примечание. je - линейная плотность заряда, js - поверхностная плотность заряда, определяемая как je/a (a - расстояние между цилиндрическими зарядами).

8. РАСЧЕТ СЕЙСМОБЕЗОПАСНОЙ ЗОНЫ ПРИ ВЗРЫВАНИИ ВБЛИЗИ ТРУБОПРОВОДОВ

8.1. Взрывы около заглубленных в грунт стальных труб (водопровод, канализация, нефте - и газопровод) часто производят на стройплощадках, при обрушении зданий, реконструкции и расширении промышленных предприятий, а также прокладке трубопроводов около ранее построенных трасс.

Экспериментально установлено, что при взрывах вблизи трубопроводов критерием опасности является удельная энергия волны, пропорциональная толщине стенки трубы. Для труб нефтяного сортамента энергия разрушения ep составляет 3·d МДж/м2 (d - толщина стенки трубы, см). При выборе безопасных значений удельной энергии учитываются условия работы трубопроводов и степень ответственности сооружения. Например, в случае нефте - и газопроводов, как правило, исключают остаточные деформации и поэтому предельно допустимое значение удельной энергии eд принимают равным 6000·d Дж/м2. Для менее ответственных трубопроводов предельно допустимая удельная энергия может быть принята на порядок большей, т. е. eд = 60000·d Дж/м2.

8.2. В случае объемных волн полную удельную энергию сейсмовзрывных волн (Дж/м2) определяют по формуле

  (37)

Скорость смещения грунта в ближней зоне (объемные волны) определяют по формуле

  (38)

С учетом (37) и (38) для предельно допустимого значения удельной энергии 6000 Дж/м2 радиус опасной зоны (м) при взрывах вблизи трубопроводов определяют по формуле

  (39)

где Q - масса заряда, кг;

d - толщина стенки трубы, cм.

8.3. В дальней зоне взрыва максимальная энергия приходится на поверхностные сейсмические волны. Полная удельная энергия равна:

  (40)

скорость смещения грунта равна:

  (41)

После соответствующих преобразований имеем

  (42)

9. РАСЧЕТ СЕЙСМОБЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ВЗРЫВАНИЯ ПРИ ДРОБЛЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ

9.1. Взрывное дробление фундаментов на действующих и реконструируемых предприятиях - наиболее характерный тип взрывных работ. Опыт подобных работ показал, что наиболее сложный вопрос во всей взрывной технологии - обеспечение безопасности от вредных эффектов взрыва (в частности, от сейсмического действия) в крайне стесненных условиях с высокой насыщенностью охраняемыми объектами, в том числе вблизи действующего технологического оборудования.

9.2. При взрывном дроблении фундаментов заряд взрывчатого вещества в отличие от взрывов в грунте существенно приподнят над дневной поверхностью. Это обуславливает существование двух типов волн, связанных с наличием двух источников излучения.

Первый источник - заряд ВВ, при взрыве которого излучается и распространяется по фундаменту до его основания волна напряжения.

Второй источник - штамповый эффект, т. е. смещение самого фундамента и связанное с этим излучение сейсмических поверхностных волн.

На практике результирующий сейсмический эффект будет определяться суммарным действием волн от двух источников.

9.3. Для определения скорости смещения грунта в основании охраняемых сооружений при взрывном дроблении фундаментов используют формулу (25) при К = 100 и ν = 1,5.

10. СЕЙСМОБЕЗОПАСНЫЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ ВЗРЫВНОМ ОБРУШЕНИИ СООРУЖЕНИЙ

10.1. Сейсмический эффект при взрывном обрушении обусловлен двумя источниками: удар о грунт больших масс сооружений, обрушаемых с определенной высоты, и собственно взрыв.

10.2. Удар жесткого тела о грунт в сейсмическом отношении приравнивается к взрыву эквивалентного количества ВВ. При падении сосредоточенного груза на грунт излучается такая же сейсмическая волна, как и при взрыве сосредоточенного заглубленного заряда, химическая энергия которого равна энергии груза при ударе о грунт.

При вертикальном падении груза, например, коробки дома или башни, эквивалентную массу заряда определяют по формуле

  (43)

где M - масса падающего груза, кг; H - вертикальное перемещение центра тяжести груза, ч.

Дальнейший расчет связан с определением скорости смещения по формуле (25) при K = 250 и ν = 1,5.

Показатель затухания в формуле (25) равен 1,5, хотя, как правило, эффект сейсмических волн в подобных случаях рассматривается в ближней зоне. Это связано с тем, что в рассматриваемом случае наибольшая энергия сейсмических волн приходится на поверхностную волну, затухание которой с расстоянием как раз определяется подобным показателем.

10.3. В случае обрушения сооружений с большой площадью, например, посадка здания на свое основание, при расчете скорости колебания грунта эквивалентную массу заряда определяют по формуле

  (44)

где S - площадь обрушаемого сооружения, м2; определяется по формуле (43).

10.4. Чаще всего приходится выполнять оценку сейсмического эффекта при взрывном обрушении больших промышленных труб. Как правило, валку труб производят в непосредственной близости от зданий, коммуникаций и т. п.

Скорость смещения грунта на земной поверхности около участка конической трубы определяют по формуле

  (45)

где x - расстояние от центра основания трубы до этого участка, м (рис. 7);

r - расстояние от интересующей нас точки до ближайшего к ней участка трубы после падения, м (рис. 8).

Рис. 7. Основные параметры обрушаемой трубы.

Рис. 8. Схема к расчету сейсмического эффекта при взрывном обрушении трубы.

В формуле (45)

H - высота трубы, м;

r - плотность материала трубы, кг/м3;

 - размеры трубы, приведенные на рис. 7.

Формула (45) справедлива только для точек грунта, расположенных вблизи средней части упавшей трубы (здесь сейсмический эффект наибольший), т. е. при выполнении двух условий:

10.5. Вторым источником излучаемых сейсмических волн при обрушении сооружений является взрыв зарядов подбоя. Скорость колебаний грунта в этом случае определяют согласно п. 9.3.

10.6. При определении уровня интенсивности сейсмических волн в случае обрушения сооружений каждый раз необходимо выполнить оценку сейсмического эффекта по каждому из источников и при выборе безопасных режимов взрывания ориентироваться на максимальное значение. Пример расчета параметров зарядов и сейсмобезопасных условий взрывания при обрушении дымовой трубы приведен в справочном приложении 2.

11. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ВЗРЫВА

11.1. Способы снижения сейсмического эффекта взрывов в стесненных условиях могут быть разделены на две основные группы: технологические способы и защитные (инженерные) мероприятия.

К первой группе относятся:

короткозамедленное взрывание;

уменьшение массы заряда;

изменение конструкции заряда и диаметра скважины;

оптимальная ориентация взрываемой группы зарядов относительно охраняемого объекта;

использование простейших типов ВВ.

Ко второй группе относятся:

использование сейсмических экранов;

окопка фундаментов.

11.2. Короткозамедленное взрывание

11.2.1. Сущность короткозамедленного взрывания (КЗВ) заключается в том, что весь взрываемый заряд делят на отдельные группы зарядов (ступени замедления), взрываемые последовательно с определенным интервалом замедления. На практике используют интервалы замедлениямс. При КЗВ число ступеней замедления не ограничивают, а массу заряда в одной группе определяют выражением

  (46)

где Q - масса заряда при мгновенном взрывании, кг, определяют из формулы (25).

11.2.2. Формула (46) учитывает возможное наложение сейсмических волн от взрывов отдельных групп зарядов при малом интервале замедления. Теоретический анализ и опыт показывают, что в случае КЗВ число групп n должно быть не менее 5. При числе групп больше пяти в случае КЗВ скорость колебания массива определяют по формуле

  (47)

11.3. Оптимальная ориентация взрываемой группы зарядов относительно охраняемого объекта

11.3.1. Снижение сейсмического воздействия и увеличение предельно допустимой массы взрываемого заряда могут быть достигнуты путем особого расположения взрываемого заряда относительно охраняемого объекта в комбинации с КЗВ.

11.3.2. При взрывании по предлагаемой схеме (рис. 9) шпуры (скважины) располагают рядами параллельно охраняемому объекту. Все поле зарядов разбивают на блоки, причем в блоках осуществляют поскважинное замедление зарядов. Заряды в блоках (на рис. 9 эти шпуры обозначены одинаковыми цифрами) взрывают одновременно в одной ступени замедления. Расстояние между одновременно взрываемыми шпурами в смежных блоках (или, что то же, ширина блока) определяют из условия

  (48)

где a - расстояние между одновременно взрываемыми зарядами, м;

ro - расстояние от охраняемого объекта до ближайшего заряда, м;

m - коэффициент, зависящий от условий расположения охраняемого объекта относительно линии зарядов.

При m = 0,65 и одновременном взрыве десяти зарядов, расположенных на расстоянии друг от друга, равном 0,65 ro, скорость колебаний в точке А (рис. 10) увеличится на 10 % по сравнению со скоростью колебаний при взрыве только одного, ближайшего к точке А заряда. Такое увеличение скорости колебаний можно не учитывать, т. е. сейсмическое действие взрыва при a ≥ 0,65 ro будет определяться ближайшим к охраняемому объекту зарядом.

Рис. 9. Схема расположения зарядов:

1, 2, 3 очередность взрывания шпуров; I, II, III - блоки зарядов.

Рис. 10. Схема к расчету сейсмического эффекта при взрыве цепочки зарядов.

Для случая, когда охраняемый объект расположен параллельно цепочке зарядов, указанное условие будет выполняться при m ≥ 1,5.

11.3.3. На практике ряды шпуровых (скважинных) зарядов целесообразно располагать перпендикулярно охраняемому объекту. В этом случае суммарная скорость колебаний в точке А определяется выражением

  (49)

где Q1 - масса одиночного заряда, кг; ri - расстояние до i-го заряда, м;

  (50)

Если задана критическая скорость колебания грунта, то сейсмобезопасную массу единичного заряда можно определить по формуле

  (51)

где vкр - безопасная скорость колебания грунта в основании охраняемого объекта, см/с.

11.4. Использование простейших типов ВВ

11.4.1. Путем использования простейшего ВВ из аммиачной селитры и дизельного топлива можно существенно изменять интенсивность сейсмического эффекта. Это достигается изменением процентного содержания по массе ВВ дизельного топлива в зависимости от расстояния до охраняемого объекта. Удельный коэффициент сейсмичности в формуле (25) в зависимости от процентного содержания дизельного топлива меняется следующим образом:

  (52)

где a - процентное содержание дизельного топлива.

Указанная зависимость справедлива в диапазоне 0,25 % ≤ a ≤ 3 %.

11.4.2. При содержании дизельного топлива меньше 0,25 % отмечается неустойчивость детонации ВВ, а при содержании свыше 3 % указанное ВВ по сейсмической активности приближается к штатным ВВ, т. е. в этом случае исключается возможность регулирования уровня сейсмического эффекта.

11.4.3. Преимущество использования предлагаемого заряда ВВ в сейсмоопасной зоне связано также с тем, что дальность разлета осколков раздробленного материала уменьшается, а интенсивность излучаемых ударных воздушных волн снижается. В этом случае появляется возможность использования более дешевых легких укрытий (например, деревянных щитов).